交通工程学复习纲要.docx

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交通工程学复习纲要

交通工程学总复习

交通定义：

“交通包括运输和邮电两个方面。

运输的任务是输送旅客和货物。

邮电是邮政和电信的总称，邮政的任务是传递信件和包裹，电信的任务是传送语言、符号和图像。

”

运输定义：

“将物品与人员从一地运送到另一地即完成这类运送的各种手段”

交通运输的联系与区别：

联系：

运输是通过工具、在交通设施上进行的活动、过程，因此交通是运输的基础和前提

区别：

交通主要是交通基础设施建设、交通方式选择，主要涉及规划、投资和政策等供给问题；运输则是选择一种或多种交通方式，利用现有交通基础设施并通过组织管理完成运输任务，主要是如何实现需求问题

交通运输工程学：

交通运输工程学是从交通运输的角度，把人、载运工具、交通设施、环境和资源作为一个有机联系的统一体进行研究，兼有社会科学和自然科学双重特点

交通运输产品：

运输产品是指运输供给方提供运输需求方所需要人或物的位移，是运输产业各个品种、品牌产品的总称，包括旅客运输产品和货物运输产品

特点：

运输生产在流通过程中进行、运输生产改变运输对象的空间位置、运输产品在生产过程中同时被消费、运输生产需要一个综合运输网、各种运输方式生产同一产品

主要特征：

非实物性、不可分离性、差异性、不可储存性、较强的可替代性、缺乏所有权

交通运输市场：

市场和商品经济是紧密联系在一起的，在商品经济条件下，运输产品同样作为一种商品而存在

主要特征：

运输市场具有较强的空间性和时间性；运输需求是一种派生需求；运输市场上出售的是非实物性产品；运输市场上存在较多的联合产品（共同产品）；个别市场的进入有一定的困难；运输商品的生产、交换、消费的同步性；运输市场的非固定性（没有有形产品和固定场所）；运输需求的多样性与运输供给的分散性；时间性要求、方便性要求、经济性要求、舒适性要求、安全性要求；运输供求的非均衡性（运输能力应有一定的储备）；运输市场容易形成垄断

交通运输需求：

运输需求是指运输消费者在一定时期内，社会经济生活对人与货物的空间位移所提出的有支付能力的需要，即在一定的价格水平下愿意并能够购买的运输产品的数量

与需要的关系：

需求是有支付能力的需要，运输需要是运输需求形成的必要条件

运输需求的本质：

运输需求的实现过程就是资源优化配置过程的外在表现，运输需求在本质上就是资源优化配置的需求

运输需求的6个要素：

对象、运价、流量、流向、流时、流程

交通运输的主要特征：

非物质性和无形性；广泛性；派生性；多样性；波动性；可替代性

运输需求弹性分析及价格弹性分析：

运输需求弹性是，在影响运输需求的因素发生一定范围的变化后，运输需求对其反映的灵敏程度

运输需求价格弹性：

式中：

Ed—运输需求对价格的弹性系数；Z—运价；ΔZ—运价的变化值；Q—运输需求量；ΔQ—运输需求量的变化值

运输供给概念：

运输供给是指在一定时期内，一定价格水平下，运输生产者在某一时刻愿意而且能够提供的各种运输产品和运输服务的数量和质量（静态）；指运输经营者向运输市场提供运输服务的过程（动态）

运输供给的弹性分析：

运输供给的价格弹性：

交叉弹性：

系统的概念：

系统是由相互联系、相互作用的诸要素组成的、具有一定结构和功能的有机整体

系统的主要特性：

整体性

城市交通系统是由人、车、道路、设施、管理、环境等许多子系统组成的综合性整体，各子系统从属于这个整体，而整个城市交通系统又是更庞大的城市系统中的子系统。

相关性

城市交通系统内部各子系统、各子系统要素之间是有机联系、相互依存又相互作用的。

目的性

城市交通系统具有特定的目的。

这就是：

为人们从事各种活动提供必要的物质条件和空间活动条件，并达到安全、快速、高效、舒适的目的。

环境适应性

城市交通系统处于社会环境之中，受周围环境的影响和制约，并与周围环境相协调

系统的工程思想：

系统工程（SE），是综合应用系统思想、现代数学方法、电子计算机技术和其他相关的工程技术，对系统特别是大系统的信息流动、组织结构、控制机构等进行分析、设计、评价、制造和管理，以期从总体上实现最优化的组织管理技术和边缘科学

五种交通系统的经济、技术特征：

公路运输的技术经济特征

主要特征

机动、灵活，可实现门到门运输

货损货差小，安全性高，灵活性强

原始投资少，资金周转快，技术改造容易

适合中短途运输，不适合长途运输

公路运输在中短途运输中、效果最突出

短途运输通常指50公里以内，中途运输则指50—200公里左右

公路运转的技术经济指标

公路

高速公路，这是一种专供汽车快速行驶的道路

一级公路一般连接重要的政治、经济中心

二级公路是连接政治、经济中心或较大工矿区等地的干线公路以及运输任务繁忙的城郊公路

三级公路是指沟通县及县以上城市的公路

四级公路是指沟通县、乡、村之间的支线公路

铁路运输的技术经济特点

适应性强；运输能力大；安全程度高；运送速度较高；能耗小；环境污染程度小；运输成木较低

虽然铁路运输具有这些优点，但也有不足之处，主要表现为：

短距离货运，运费昂贵；运费没有伸缩性；货车途中作业需要较长的时间，因而增加货物的在途时间；一般不能实现“门到门”运输，除非托运人和收货人均有铁路支线；车站固定，不能随时停车，即灵活机动性较差；物资滞留时间长，不适宜紧急运输；原始投资较高，建设周期长；受轨道限制，灵活性较差；始发与终到作业时间长，不利于运距较短的运输业务

水路运输的经济技术特征

水路运输的优点是：

运量大，运输能力几乎不受限制；占地少，节省资源。

由于水路运输的航道主要是利用天然的河、湖、海，除建设港口和购置船舶外，海上航道几乎不需投资，因此，此种运输成本最低；并且水路运输的基本建设投资少，见效快

水路运输也有一些缺点，表现为：

速度慢；难以实现“门到门”运输；受自然条件，如航道、气候、潮汐等条件的影响和限制比较大

航空运输的经济技术特点

主要特点

航空运输的高科技特性

航空运输的高速度

航空运输的灵活性

航空运输的安全性

航空运输的国际性特征

航空运输建设周期短，回收快

航空运输在物流中占的比重小

缺点

飞机机舱容积和载重量都比较小，运载成本和运价比地面运输高；气候条件对飞行的限制影响了飞行的正常核准性；难以实现“门到门”运输

此外，航空运输速度快的优点在短途运输中难以充分发挥

航空运输技术指标

航空运输把实际载运量与最大载运能力之比称为载运比率

载运比率又分为两种情况:

航站始发载运比率，是指某航站出港飞机实际运载与最大运载之比，即：

航站始发载运比率=实际运载/最大运载×100%

航线载运比率

航线载运比率=实际总周转量/最大周转量×100%

管道运输的特点

管道运输具有高度的机械化；有利环境保护；不受地面气候影响并可连续作业；运输的物资不需包装，节省包装费用；物资在管道内移动，货损货差率低，如管道运输石油时，可大大减少石油在装卸车过程中的挥发损耗和环境污染；能耗少，成本低，运量大；单向运输方式，无回程空载问题；安全可靠，无污染；管道可以走捷径，运输距离短；运输工程量小，占地少；经营管理比较简单；管道运输建设工程比较单一，建设速度快

当然管道运输也存在着一些缺点，主要有：

运输物资过于专一，仅限于液体、气体或者浆状物资；永远是单向运输，机动灵活性小；一次性固定投资大

运输组织：

运输组织是在运输企业的生产和经营实践中发展起来的关于运输资源进行科学、经济、合理配置和利用的理论和技术

运输组织（或称交通运输组织）是经营主体通过有关设施、手段和机制将交通运输基础设施、运输线路、载运工具、人力资源等系统有效集合并运作起来，以实现客货位移预期目的

旅客运输组织：

旅客运输组织的主要任务

是安全、迅速、经济、便利地运送旅客，为国家现代化建设和提高人民物质、文化生活水平服务

现代旅客运输分类

按运输工具不同

有铁路、公路（包括城市道路）、航空和水运四种方式

按其运程不同

可分为城市旅客运输和城际旅客运输

旅客运输服务对象的运输流程可以简单描述为

旅客获得乘坐交通工具的凭证；

旅客从始发地港、站登乘交通工具开始运输；

旅客在途中运输，包括中转和换乘；

旅客到达目的地，离开交通工具，终止运输。

在完成旅客运输组织这项任务中，港口、车站及枢纽是主要的作业地点

客运站（港、机场）既是旅客运输的起点，又是旅客运输的终点

旅客运输的组织与管理主要是在客运站（港、机场）内完成的

因此客运站（港、机场）的工作组织是旅客运输的核心，其作业流程如图所示

驾驶员的交通特性：

驾驶员的职责和要求（要求驾驶员具有高度的社会责任感，良好的职业道德、身体素质、心理素养，熟练的驾驶技术）

驾驶员的反应和操纵特性

驾驶员的视觉特性

驾驶员的心理和个性特性

驾驶员的选择特性

驾驶疲劳

汽车的交通特性：

设计车辆尺寸：

与车辆的类别相关，车辆的长、宽、高及轴距（影响道路的几何设计与资源分配）

动力性能：

最高车速、起动性能、加速性能、爬坡性能、排队车流物理特性（影响道路的几何设计与通行能力）

制动性能：

制动距离、制动减速度、制动效能的恒定性和制动方向稳定性（影响汽车的行驶安全）

道路的交通特性：

供步行和车辆行驶的设施统称为道路。

通常将位于城市及其郊区以外的道路称为公路，位于城市范围内的道路称为城市道路

道路性能主要体现在道路建设数量的充足性，道路结构和质量的优劣性，路网布局、道路线形的合理性等

路网密度

路网密度的定义：

区域的道路总长比该区域的总面积

路网密度的设置依据：

道路网密度的大小应与一定的经济发展水平相当，与所在区域内的交通需求相适应，应使道路建设的经济性和服务水平，道路系统的社会效益、经济效益、环境效益得到兼顾和平衡

城市道路网密度、间距的选取原则：

道路网密度、间距与不同等级道路的功能、要求相匹配；

道路网密度、间距与城市不同区域的性质、人口密度、就业密度相匹配。

公路、城市道路：

、

交通流……流量、密度、速度：

①交通流量，又称交通量，表示交通流在单位时间内通过道路指定断面的车辆数量，单位是辆／小时或辆/日；

②交通流速度,简称流速，表示交通流流动的快慢，单位是米/秒或公里/小时；

③交通流密度，表示交通流的疏密程度,即道路单位长度上含有车辆的数量,单位是辆/公里

3个参数之间的关系是：

速度与密度的关系

格林希尔茨模型（速度－密度线形模型）

当K＝0时，V＝Vf，车辆可以自由行驶

当K＝Kj时，V＝0，车辆停滞

可以通过速度－密度图说明流量的变化，即

流量与速度的关系

根据速度－密度线形关系模型：

将上式代入三参数基本关系式：

在拥挤区，随Q增大，V增大；

在不拥挤区，随Q增大，V降低。

交通流量为交通流速度和交通流密度的乘积

道路上车辆很少时，驾驶员可选择较高速度，这时交通流速度较大，但因交通流密度小，所以交通流量也比较小

随着路上的车辆增多，交通流密度增大，车辆的行驶速度虽受到前后车辆的约束而有所下降，流速降低，但交通流量还是增加，直到某一种条件下，流速和密度的乘积达到最大值，即交通流量为最大时为止，这时的流速称为最佳速度，密度称为最佳密度

如果路上车辆再增加，密度继续增大，流速继续下降，尽管密度较大，但因流速较小，所以流量反而下降，直到密度为最大值，造成道路阻塞，车辆无法行驶，流速等于零，交通流量也等于零为止

如图所示是交通流量、交通流速度、交通流密度关系图

当Q≤Qm，K>Km，V

当Q≤Qm，K≤Km，V≥Vm，交通不拥挤；

三者重要指标：

交通量：

车速：

地点车速、行驶车速、运行车速、区间车速、行程车速、临界车速（最佳车速）、设计车速、

时间平均速度、空间平均车速

交通密度：

车头时距：

用时间表示相邻两辆车的车头之间的距离

平均车头时距：

（式中：

Q―道路的交通容量（辆/h）；ht―平均车头时距（s/辆））

车头空距：

在同向行驶的一列车队中，两连续车辆车头间的距离

车头间距：

在同向行驶的一列车队中，相邻两辆车的车头之间的距离称为车头间距（或间隔）

平均车头间距：

路段中所有车头间距的平均值称为平均车头间距

（式中：

hs―车头间距（m/辆）；K―密度（辆/km））

车头时距、空距皆具动态性

车头间距、车头时距和车速的关系：

（V―汽车行驶速度（km/h））

交通量时变特性：

高峰小时系数PHF（PHF<1）：

高峰小时系数就是高峰小时交通量与高峰小时内某一时段交通量扩大为高峰小时后的交通量之比（PHF越接近1，说明变化越平缓；越小，说明峰值越明显）

PHFt

例题：

第30小时交通量：

负指数分布：

排队论系统：

M/M/1系统主要参数及相关理论：

跟驰模型：

定义：

研究在无法超车的单一车道上车辆列队行驶时，后车跟随前车行驶的状态，并且借数学和动力学的模式表达并加以分析的一种理论

研究目的：

制约性：

紧随要求：

后车紧随前车

车速条件：

后车车速与前车车速大致相同，上下摆动

间距条件：

后车距前车要有安全距离。

延迟性：

后车因前车状态改变而改变，但其反应要滞后于前车

传递性：

第n辆车的状态制约着第n＋1辆车的运动

通过观察各个车辆逐一跟驰的方式来了解单车道交通流的特性，并用来检验管理技术和通讯技术，以预测短途车辆对市区交通流的影响，在稠密交通时使尾撞事故减到最低限度等

反应＝刺激×灵敏度

刺激——跟驰车辆前方导引车的加速或减速以及随之而发生的这两车之间的速度差和车间距离的变化

反应——司机为了紧密而安全地跟踪前车所作的加速或减速动作及其实际效果

车流波理论：

基本概念：

车流的波动：

车流中两种不同密度的分界面经过一辆辆车向后部传播的现象。

波速：

车流波动沿道路移动的速度。

前进波：

沿道路前进的波，波速为正。

后退波；沿道路后退的波，波速为负。

集结波：

波阵面过后，车流密度变大。

疏散波：

波阵面过后，车流密度变小。

集散波：

包括集结波和疏散波。

波速度计算公式：

波流量：

交通调查方法：

人工计测法；浮动车观测法；计数仪观测法（各类检测装置）

摄像与人工计数结合法；自动识别系统观测法

浮动车观测法：

定义：

利用自备车辆往返于某一选定路段进行交通量观测的方法

英国道路研究试验所：

1954，华德鲁勃、查尔斯沃思提出，可同时测量某一路段的交通量、平均行程时间和平均行程车速

人员：

3人

1人记录与测试车对向开来的车辆数

1人记录与测试车同向行车的车辆中，被测试车超越的车辆数和超越测试车的车辆数

1人记录停驶时间

测试车：

应采用普通的标准车

调查采样数据：

一般需测12~16组数据，即往返6~8次（如从A→B，然后再从B→A为一个往返）

优点：

后期资料整理可同时得出路段交通量、行驶车速和行车时间，内业工作量小；一般行驶6个往返即可

缺点：

无法区分车型；道路沿途有交叉口、或交叉口间距短、交通流不稳定等情况下不宜采用，另外观测精度也较低

适用范围：

适用于交通流比较稳定，平交或立交较少且被交路交通量较小的路段

地点车速的最小量样本选取：

跟车观测法：

跟车法是利用观测车在观测路段往返行驶，同时记录下所用的时间，即为行程时间，用路段长度除以该时间即可得到行程速度

方法：

测速时，测试车必须跟踪道路车队行驶，一般不允许超车，但是如果遇到速度较低的车辆可以超越

测试车上需要有两名观测人员并携带秒表和记录表格，测试人员必须熟记预先在道路上作的各个标记

两名观测人员：

一人观测沿线交通情况，用秒表读出经过各标记地点的时间、沿线停车时间以及停车原因，另一人记录。

当测试车遇到阻塞或严重减速时，应该记录减速次数或停车延误时间及原因

测试次数一般要求往返6-8次，每次往返时间尽量小于40min

在道路条件好、交通顺畅的市郊道路，路线长度不超过15km为宜。

市区边缘道路，路线长度以小于10km为宜

市中心区道路，一般交通繁忙，车速低，并受到交叉口的影响，路线长度应该小于5km

利用车辆里程表记录路程

优点：

方法简单、观测全面、工作量小

缺点：

难以在同一时间段进行多次测量；要求车辆较多，并形成车流；易受驾驶员行车习惯和测试车性能的影响

出入量法的基本原理：

在某道路上选择A、B两点间的路段为观测路段，车流从A驶向B。

观测开始（t=t0）时，AB路段内存在的初始车辆数为E（t0），t时刻内从A处驶入的车辆数为QＡ（t）。

从B处驶出的车辆数为QB（t），则t时刻AB路段内存在的现有车辆数应为初始车辆数与t时刻内AB路段的车辆数改变量之和。

即：

起迄点调查（OD调查）：

概念：

又称OD（Origin—Destination）调查，即交通起止点调查又称OD交通量调查，是一项为了解交通的发生和终止在有关区域里所做的调查

OD交通量就是指起终点间的交通出行量

根据OD调查成果预测交通发展的方法目前在国内外广泛地应用于土地利用—交通运输系统规划

主要包括人的出行OD调查、车辆OD调查和货流OD调查三大内容

可以此为依据来规划下列内容：

城市道路网、路线、道路等级等（考点）

我国城市交通存在的问题：

1.城市规划、用地布局的局限

2.交通基础设施相对薄弱

3.城市交通组织结构不合理

4.城市道路系统不健全

5.城市道交通管理与控制水平不高

解决之道：

1.用可持续发展的思想指导城市交通发展

2.适应与引导新形式下城市交通的发展

3.建立和完善城市道路网结构

4.实现城市道路交通管理的现代化

5.进一步加大道路基础设施的建设

6.积极开展交通理论研究、研制新型交通工具

城市道路交通管理规划的主要内容和基本原则：

内容：

现状问题和需求分析；制定发展目标和策略；建立长效管理机制；制定近期改善方案；拟定实施行动计划

原则：

1、交通分离原则2、交通流量均分原则（时间性流量均分、空间性流量均分）3、交通连续原则（保证交通工具、交通组织、交通设施的连续）4、交通总量削减原则（交通总量构成：

交通参与者与旅行时间、距离的乘积的总和）5、优先权原则